2024年工业机器人产业链分析及河南省产业概况

1. 工业机器人及产业链简介

1.1. 工业机器人简介

根据国际标准 ISO 8373:2012 的定义，工业机器人是自动控制的、可重复编程、多用途、 移动或固定式的操作机，可对三个或三个以上轴进行编程，应用于工业自动化。

1.2. 工业机器人分类

根据中国机器人产业联盟《2018 中国工业机器人产业市场报告》的分类标准： 1）按功能及应用领域划分。按照功能划分，工业机器人可分为包装、上下料、喷涂、物料搬运、焊接、洁净室、码垛、装配等机器人。物料搬运、焊接、装配机器人是机器人前三的 应用领域，2022 年物料搬运、焊接、装配机器人等三大机器人应用领域加起来占有约 75%的 市场份额。

2）按机械结构划分。按照按机械结构类型，可分为多关节机器人、平面多关节机器人、 坐标机器人、圆柱坐标机器人、并联机器人、工厂用物流机器人（AGV）等。 从机械结构上来说，多关节型机器人在全球市场和中国市场均占 60%以上，多关节机器人 几乎可以应用于所有领域，但以焊接、装配和物料搬运领域应用最多，其中汽车制造业是多关 节工业机器人增长的主要驱动力。 3）国产化率及技术水平差异。

多关节机器人的国产化率不足 50%，20KG 以上多关节机器人国产化率仅仅只有 30%。多关节机器人技术水平要高于其他机械结构机器人，目前国内企业在多关节机器人技术水平上与 外资存在差异。在汽车制造业、3C 电子制造业中应用的焊接、装配机器人对一致性、可靠性 的要求较高，技术水平要高于其他功能的机器人，机器人国产化率相对较低。

1.3. 工业机器人应用行业及场景

发展至今，工业机器人已应用于各大核心制造行业，在工业生产中的应用情况丰富多彩。

由于汽车工业的工艺标准化程度较高、工件一致性情况较好，单件大批量生产适合工业机 器人的编程应用，因此工业机器人较早服务于汽车工业。经历时间的积累，汽车工业目前是工 业机器人应用范围最广、应用标准最高、应用成熟度最高的领域。 随着信息技术、人工智能技术的发展，工业机器人逐步拓展至通用工业领域，其中以 3C 电 子自动化应用较为成熟。金属加工、化工、食品制造等领域，工业机器人的使用密度逐渐提升。 依托其汽车工业、3C 电子行业的发展，以“工业机器人四大家族”为代表的欧、日工业机器 人企业及系统集成商企业发展壮大。该等企业的产品也主要服务于汽车工业、 3C 电子行业。 但在其他的通用工业领域，该等企业处于起步阶段。

1.4. 工业机器人产业链构成

工业机器人产业可分为上游机器人核心零部件、中游机器人整机制造和下游机器人系统集 成应用等三大产业链环节。 （1）产业链上游：主要是构成机器人的主要核心零部件，包括伺服系统、减速器、控制 器等核心零部件及本体结构、传感器等。减速器、伺服系统（包括伺服电机和伺服驱动）及控 制器是工业机器人的三大核心零部件，直接决定工业机器人的性能、可靠性和负荷能力，对机 器人整机起至关重要的作用。机器人产业链上游核心零部件环节是产业链技术壁垒最高的环节， 也是下一阶段中国机器人产业要重点突破的环节。 （2）产业链中游：是工业机器人整机制造，工业机器人整机制造的技术主要体现于： ① 整机结构设计和加工工艺，重点解决机械防护、精度补偿、机械刚度优化等机械问题；②结合 机械本体开发机器人专用运动学，动力学控制算法，实现机器人整机的各项性能指标；③针对 行业和应用场景，开发机器人编程环境和工艺包，以满足机器人相关功能需求。机器人整机制 造环节长期被国外机器人四大家族掌控市场，随着国产机器人本体企业的崛起，国产逐步在机 器人整机制造环节形成了有梯队有竞争力的公司，并逐步突破。 （3）产业链下游主要面向终端用户及市场应用，包括系统集成、销售代理、本地合作、 工业机器人租赁、工业机器人培训等第三方服务。机器人系统集成应用是我国最早突破的产业 链环节，为我国工业机器人应用国产化立下汗马功劳，也为机器人产业的发展做出了先导贡献。 我国机器人系统集成应用早先从汽车行业入手，逐步延伸到电子、机械加工等行业，并形成了 一批有市场竞争力的国产机器人系统集成应用商。比如新松机器人、华昌达、三丰智能、埃斯 顿等。

2. 我国工业机器人产业政策

机器人被誉为“制造业皇冠顶端的明珠”，其研发、制造、应用是衡量一个国家科技创新和 高端制造业水平的重要标志。当前机器人产业蓬勃发展，正极大改变着人类生产和生活方式， 为经济社会发展注入强劲动能。 我国早在“十五”的规划中提出对机器人技术进行攻坚，2013 年以来针对机器人领域的政 策越来越密集，“十四五”对于工业机器人的规划更加明确，提出要建立一批先进的制造业集群， 包括产业园区、产业集群等，对于机器人核心技术进行重点突破。 机器人的综合性战略规划目的上具有一致性，都明确提出要把机器人作为重点科技项目推 进，在顶层设计层面上制定机器人产业发展的阶段性目标。在我国机器人产业发展的早期，机 器人产业政策是确定工业机器人在制造领域的应用。中央对于机器人产业发展的扶持政策最早 可追溯到 2006 年国务院发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020 年）》明确 将机器人技术纳入前沿制造业的先进技术，并提出要解决机器人应用到制造业在智能控制、应 用系统集成等共性基础性问题。现阶段的我国的机器人产业政策是重视扶持发展机器人关键零 部件等核心技术，围绕智能化技术向整机研发创新为主的机器人政策。

各省市地方政府积极相应国家政策，围绕机器人产业纷纷出台关于促进工业机器人行业发 展的地方建设规划。地方上制定的机器人产业政策结合了本地区域产业优势，在落实国家机器 人战略规划的同时，因地制宜提出了区域化建设规划。

3. 我国工业机器人产业发展现状

3.1. 工业机器人产业发展现状

我们正处于全球前所未有的变革期内，全球经济、技术的变革持续推动了制造业和物流领 域对机器人和自动化技术的长期需求，并对自动化的智能程度、速度和效率提出了更高的要求。 人工智能的引入为机器人行业提供了巨大的机遇。机器人在许多人类难以胜任的任务，比 如繁重、重复、枯燥、肮脏或危险的任务上都表现出色。人工智能使得机器人在完成这些任务时更加游刃有余，赋予了机器人更多潜力和无限的可能性。

根据国际机器人联合会（IFR）《2023 世界机器人报告》研究表明，由于人口老龄化，日 本可能在 2040 年面临超过 1100 万的劳动力缺口。在美国也有类似的预测表明，到 2030 年， 美国将有 210 多万个制造业岗位无人填补。而 2023 年早些时候，超过一半的德国公司表示， 由于缺乏熟练工人，他们无法填补那些工作岗位的空缺。在缺少具备关键技能的员工的同时， 即使具备这些关键工作能力的人员，也越来越不愿意从事繁重的体力劳动。因此，许多公司迫 切需要利用智能机器人来填补这些劳动力缺口，而越来越多的人工智能解决方案可以胜任这一 任务。机器人未来中长期空间将持续打开。 根据国际机器人联合会（IFR）《2023 世界机器人报告》公布的数据，2013-2018 全球工 业机器人市场规模一直处于稳步上升趋势，2018 年已经达到 155 亿美元，但是在 2020 年这一 趋势下降到了 136 亿美元。2021 年再度迎来反弹，增至 145 亿美元。IFR 预测 2022 年全球工 业机器人市场规模达到 216 亿美元。 根据《节卡股份招股说明书》披露，2022 年中国工业机器人市场规模预计为 87 亿美元。 中国电子学会预计 2024 年国内工业机器人市场规模有望达 115 亿美元，2020 年至 2024 年 国内工业机器人销量复合增长率约为 15%。

根据国际机器人联合会（IFR）《2023 世界机器人报告》数据显示：2022 年全球工厂工业 机器人装机量为 553,052 台，同比增长 5%。行业在 2021 年高速增长 34.87%后进入稳定期。

2022 年全球主要国家中，中国工业机器人装机量达到 29.03 万台，同比增长 5%，占全球 比例为 52.5%，超过全球其他所有国家的总和，其中排名第 2-5 名的国家装机量明显超过其他 国家，处在全球第二梯队。2022 年工业机器人装机量第二的是日本，装机量 5.04 万台，第三 是美国，装机量 3.96 万台，第 4 是韩国，装机量 3.17 万台，第 5 是德国，装机量 2.56 万台。 全球前 5 的国家工业机器人装机量市场份额达到 79.13%。

2022 年全球工业机器人保有量为 3,903,633 台，同比增长 12%。中国保有量突破 150 万 台大关，占比达到 38.48%，遥遥领先其他国家。

全球范围内，工业机器人应用领域主要还是电子、汽车、金属/机械加工、塑料化工、食品 加工等行业。2022 年，电子领域工业机器人使用 15.7 万台，占比达到 28.39%，汽车领域工 业机器人使用 13.6 万台，占比 24.59%，金属机械加工使用 6.6 万台，占比 11.93%。电子、 汽车、金属机械加工三大应用领域工业机器人应用占比达到 64.92%。

2022 年全球工业机器人分类中， 物料搬运机器人 26.6 万台，占比 48%是最大的工业机 器人分类。前五大类工业机器人分别为物料搬运机器、焊接机器人、装配机器人、扫地机器人、 分拣机器人，其中焊接机器人、装配机器人分别为8.7万、6.1万台，占比分别为15.73%、11.04%。前五大工业机器人分类市场份额为 86.26%。

2022 年，全球制造业中的工业机器人密度为 151 台（每万名制造业员工所拥有的工业机 器人数量），2021 年这一数字为 141 台。中国自 2019 年进入前 10 名，并在 2021 年升至第五 名，密度达 322 台，并在 2022 年保持了这一排名，密度达 392 台。

中国是迄今为止世界上最大的工业机器人市场。2022 年，中国市场装机量达到 290,258 台，同比增长 5%。中国工业机器人装机量过去 5 年(2017-2022 年)复合增速 达到 13%的速度。

从中国工业机器人过去 15 年增速来看，工业机器人整体上呈现高速增长的趋势， 但随着下游需求波动存在大小年的情况，平均行业周期在 3-4 年。

2023 年中国工业机器人累计产量达到 42.95 万台，同比增长-2.2%，这是 2021 年达到行 业增速巅峰之后连续两年出现负增长。

2022 年中国工业机器人应用行业仍然是以电子、汽车、金属机械加工为主。 电子电气行业是中国工业机器人的主要客户，占总安装量的 35%。2022 年达到 100,320 台，比上一年增长 7%。2022 年，中国电子行业的安装量占全球该行业安装量的 64%，中国生 产商提供了其中 41%的机器人。

汽车行业是第二大客户行业。安装量增长强劲，2021 年达到新的峰值，2022 年继续保持 这一增长势头（73363 台；+26%）。全球汽车行业 54%的安装量在中国。中国制造商提供的机 器人占中国汽车工业的 17%。 2022 年金属和机械行业的机器人安装量减少了 16%，为 30,932 台,占中国总安装量的 11%。 中国机器人供应商在这一领域的市场份额为 77%。

3.2. 工业机器人产业发展趋势

国际机器人联合会同样对 2023-2026 年全球工业机器人装机量进行了预测，预测 到 2026 年全球工业机器人装机量达到 71.8 万台，未来 4 年复合增速 7%。

国际机器人联合会预测到 2026 年，亚洲加澳洲工业机器人市场将达到 53.9 万台，未来 4 年复合增速 7%；欧洲市场将达到 9.6 万台，未来 4 年复合增长 3%；北美市场将达到 7.2 万 台，未来 4 年复合增长 6%。亚洲地区仍然是工业机器人最大市场，也是增速最快的市场。

3.3. 工业机器人产业竞争格局

工业机器人诞生于美国，兴盛于日本。1959 年，发明家德沃尔与约瑟夫·英格伯格联手制 造出第一台工业机器人，它结构和功能都十分简单，只能进行简单的重物搬运。但由于失业率 高、工会阻挠等原因，工业机器人并未在美国生根发芽。日本由于其各方面的优势，接过了美 国的接力棒，成为了工业机器人产业的引领者，目前日本已经形成了从上游核心零部件到中游 本体制造再到下游系统集成的完整产业链。“工业机器人四大家族”中的发那科与安川，以及减 速器龙头哈默纳科以及纳博特斯克都是来自日本。 中国工业机器人产业起步较晚。早在 20 世纪 70 年代，科技部就将工业机器人列入了科技 攻关计划，原机械工业部也牵头组织了点焊、弧焊、搬运等工业机器人相关领域的攻关，但由 于当时国内人口红利正盛，市场需求不足，工业机器人产业的发展出现了较长时间的停滞。等 到 2010 年以后，市场重新将目光投向该领域时，日德等制造强国已经建立起了完善的产业链， 在市场竞争中占据了先发优势。国内工业机器人无论是本体还是核心零部件，都与国外巨头存 在着巨大的差距。2010 年以后，国内的工业机器人产业开始全面发展，逐步在系统集成、机器 人本体等领域逐步拓展，近年来机器人核心零部件国产化已经逐步展开。中国的机器人产业链 已经重新在世界范围具有话语权了。

全球机器人行业竞争格局比较集中。全球工业机器人主要由四大家族即日本发那科 （FANUC）、日本安川电机（Yaskawa）、德国库卡（被美的收购）、瑞士 ABB 主导，全球市场占有率达到 50%。在中国市场上，近年来随着国产品牌兴起，四大家族的占有率有所下滑，从 最高 70%下滑至 40%左右。 “四大家族”承袭原有机床、伺服系统、焊接设备技术优势，机 器人领域继续占据鳌头。国内品牌埃斯顿、汇川技术快速成长，在 2021 年销量均突破 1 万台， 进入中国工业机器人销量前十，2023 年埃斯顿工业机器人销量突破 2 万台，进入行业第二。 埃斯顿以六关节机器人为主、汇川技术以 SCARA 机器人为主，现均向多种负载、全产品系列 方向迈进，有望成为真正替代“四大家族”的国产机器人品牌。

2023 全年中国工业机器人市场份额前十名虽然大部分仍旧是外资厂商，国产厂商势不可挡， 埃斯顿、汇川技术、埃夫特等企业排名持续上升。其中埃斯顿在 2023 年销量破两万，市场份 额 8.5%，位居第二，出货量仅次于发那科（13.3%）；汇川技术市场份额 6.5%，跻身行业第 4,；埃夫特 2023 年销量破万，排名第 8，成为 TOP10 新晋玩家。另外，值得注意的是，2023 年国产第二梯队的销量整体有较明显增长，STEP、CRP、JAKA、AUBO、ROKAE 已迈入或 即将迈入年销量 5000 台的阵营。

国产品牌工业机器人市场份额从 2022 年 35.5%提升到 2023 年 45.1%，国产品牌工业机 器人销量增长 28%。外资品牌市场份额从 2022 年 64.5%下降到 2023 年 54.9%，销量下滑 15%。

工业机器人已有较完整的产业链，大致可分为原材料、核心零部件、本体制造、系统集成 服等环节。最上游原材料：主要包括钢材、铸铁、铝合金及少量塑料制品和各种电子元器件。 核心零部件：包括控制系统、伺服电机、精密减速器及传感器等。工业机器人本体制造：机器 人的结构和功能设计及实现。系统集成：按照客户需求，进行产线的设计和组装。 工业机器人的核心零部件包括控制器、伺服系统、减速器，决定了工业机器人的精度、稳 定性、负荷能力等重要性能指标。核心零部件是产业链中壁垒最高的环节，占机器人成本的 70%。 控制器是工业机器人的“大脑”，一般占总成本的 15%左右；伺服系统是工业机器人的“动力 源”，一般占总成本的 20%左右。减速器是工业机器人的“关节”，减速器一般占总成本的 35% 左右。由于核心零部件的生产技术壁垒较高，大多关键技术被少数公司垄断，使得机器人生产 商在采购时议价能力不足，采购价格较高。

控制器是工业机器人的“大脑”，决定机器人性能的关键要素，接收来自其他各组元的信号、 根据已编程的系统进行处理后，向各组元发出指令，从而控制各组元的运行，它是工业机器人 实现特定功能的中枢单元。由硬件和软件两部分构成：硬件就是工业控制板卡，包括一些主控 单元、信号处理部分等电路；软件主要是控制算法、二次开发等。 欧美厂商、日韩厂商等凭借着在机器人核心技术领域的深厚积淀，牢牢把控着中国工业机 器人市场的大部分份额。随着国内厂商技术的逐步积累进步，目前控制系统与国外产品的差距 在逐步缩小。国内知名的工业机器人生厂商均自主研发了自家的控制系统，包括埃斯顿、华中 数控、新时达、广州数控、汇川技术等公司，也诞生了一批专业的控制系统服务商如固高科技、 英威腾、卡诺普等。 伺服系统是工业机器人的“动力源”。伺服系统是工业机器人主要的动力来源，主要由伺服 电机、伺服驱动器、编码器三部分组成。伺服含义为“跟随”，指按照指令信号做出位置、速度 或转矩的跟随控制。2022 年我国伺服系统市场规模约 181 亿元，处于快速发展状态。 根据汇川技术 2023 年报披露，2023 年汇川技术伺服系统在中国市场份额约 28.2%，位居 第一名（排名第二、三、四位的厂商及市占率分别：西门子，10.4%；安川，8.4%；三菱，6.1%）。

编码器是伺服系统核心零部件之一。编码器用于测量机械部件的旋转或位移，将位移位置 或速度等信息转换为电信号输出，属于角位传感器的一种。作为伺服电机的前端测量元件，编 码器的精度要求随着伺服控制性能的提高而同步提高。根据检测原理的不同，编码器可分为光 学式、磁式、感应式和电容式等多种类型。光编码器和磁编码器是两种最常见的编码器类型。 编码器是高精度测量设备，其在成本、机械安装与校准、使用环境等方面都存在技术壁垒。 全球编码器行业集中度较高，海外编码器厂商以日系的多摩川和欧系的海德汉为代表。据市场 研究机构 MIR 睿工业的数据，2022 年我国编码器市场中，多摩川、海德汉、西克和堡盟等海 外厂商占据了 50%以上的市场份额，国内头部厂商禹衡光学（奥普光电控股子公司）市场份额 排名第三，占比约为 8%。

减速器是工业机器人的“关节”。减速器是核心零部件中技术壁垒最高的一环，也是工业机 器人中成本占比最大的零部件，主要起到匹配转速与传递转矩的作用。减速器分为谐波齿轮减 速器、摆线针轮行星减速器、RV 减速器、精密行星减速器和滤波齿轮减速器，其中工业机器 人主要使用的是谐波减速器与 RV 减速器。 根据绿的谐波 2022 年报披露：2021 年我国谐波减速器市场最大的两个外资品牌——哈默 纳科和日本新宝在中国市场的占有率由 46%降低至 42.9%。国产谐波减速器替代进程加快， 其中，绿的谐波已成长为行业领军企业，在国内谐波减速器细分领域竞争优势明显，2021 年 国内市场占有率已提升至 24.7%，排名第二，仅次于哈默纳克。 根据 MIR 睿工业数据显示，2022 年环动科技 RV 减速器市场份额达到 15%，位居国内第 2，仅次于头部企业纳博特斯克 53%。珠海飞马、秦川机床、中大力德、南通振康等国产品牌 也排名前 10。

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